柿属植物种子表型多样性及其萌发与幼苗生长研究

孙 鹏，傅建敏，周道顺，梁玉琴，张嘉嘉

（中国林业科学研究院 经济林研究开发中心，河南 郑州 450003）

柿属植物种子表型多样性及其萌发与幼苗生长研究

孙 鹏，傅建敏，周道顺，梁玉琴，张嘉嘉

（中国林业科学研究院 经济林研究开发中心，河南 郑州 450003）

对64份采自河南、福建、湖北、湖南、江西、浙江等省的柿属植物野生资源和主栽品种的种子表型、发芽率及实生苗生长指标进行了测定和评价。结果表明：64份资源的种子按种子长度可分为长种型、较长种型、普通型、短种型；按种子宽度可分为宽种型、普通型、窄种型；按种子厚度可分为厚种型、较厚种型、普通型、薄种型；按长宽比可以分为高长宽比型和低长宽比型；按发芽率可以分为高发芽率型、普通型、低发芽率型；按实生苗苗高可分为高苗高型、较高型、普通型、低苗高型；按实生苗地径可以分为粗地径型、较粗型、普通型、细地径型。种子发芽率分别和种子长度、宽度、厚度呈极显著正相关（P＜0.01），但和种子长宽比没有相关性，即种子萌发能力与饱满度呈显著正相关，与种子形状无关；5个柿属植物不同种之间种子发芽率无显著差异，但柿种内不同来源间发芽率差异显著（P＜0.05），表型差异极显著（P＜0.01）。利用主成分分析法得出不同种类种子的实生繁育难易程度排序及日本甜柿的备选砧木资源。

柿属植物；种子表型；发芽率；实生苗；幼苗生长

柿属植物Diospyros主要分布于热带和亚热带[1]。柿Diospyros kaki及其近缘种为柿属植物的主要研究利用对象[2-3]，其果实营养丰富、风味香甜，可鲜食也可加工后食用，深受人们喜爱[4-5]，除食用之外，柿在工业[6-8]、医疗[9]等领域均有广泛应用。我国拥有丰富的柿属植物资源，其栽培面积和产量均居世界第一位[10]。但是近年来随着工业化和城镇化的推进，大量柿属植物野生资源遭到了严重破坏，因此收集和保存柿属植物野生资源具有重要意义。另外，“富有”系的日本甜柿与目前最常用的砧木品种——君迁子存在嫁接不亲和现象[11]，因此砧木筛选对甜柿产业发展至关重要。本研究收集了河南、江西等不同种源地的64份柿属植物种子，在河南省原阳县进行育苗试验。通过这一研究，一方面能有效保存柿属植物野生资源和现有优良品种资源；另一方面也对各资源种子的变异程度和实生繁育能力做出评价，为柿属植物的遗传改良和砧木筛选提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从河南、福建、浙江、湖北、湖南、江西共收集64份柿属植物野生资源和栽培品种的种子，播种于河南省原阳县试验基地（34°55.30′～34°56.45′ N，113°46.24′～ 113°47.59′ E），该基地属黄河滩地，砂质土壤，且属于大陆性季风气候，年降水量约1 100 mm，光照充足，冬冷夏热。

1.2 试验方法

1.2.1 种子表型指标测定

用电子游标卡尺测定各资源的种子长度（mm）、宽度（mm）和厚度（mm），并计算种子的长宽比。

1.2.2 种子催芽处理

于2013年3月在中国林业科学院经济林研究开发中心实验室（河南省郑州市）将64份种子进行催芽处理。首先清洗干净，用0.10%的高锰酸钾溶液浸种5 min后，再用自来水清洗3～5次，然后用30℃的温水浸种3天，每天换水一次。之后将浸泡后的种子与湿沙（湿度以手握成团，松开后能散开为宜）按1∶4比例混合均匀，置于避风向阳处，保湿保温催芽28 d，至小部分种子露白即可。

1.2.3 种子育苗

将催芽后的种子移至原阳县试验基地进行育苗试验，播种前整地、作畦并灌溉，2 d后采用条播法以10 cm的种间距播种。

1.2.4 实生苗测定

播种一个月后测定种子发芽率，于8月底测定实生苗的苗高和地径。

1.3 数据分析

用Excel软件对各测定指标进行排序，并作柱形图，获得每个指标的变化趋势；利用SPSS软件对各测定指标进行聚类分析；用单因素方差分析对比各指标的种间差异和种源差异，并进行Tukey HSD多重比较（P＜0.05水平）；利用Pearson相关分析法分析各指标间的相关性；最后进行主成分分析，并综合各项指标对种子进行全面评价。

2 结果与分析

2.1 种子表型比较

如图1所示，柿属植物不同资源类型的种子的大小、形状表现出丰富的多样性。

图1 柿属植物不同资源类型的种子表观图Fig. 1 Seed phenotypic figure of different Diospyros resource types

2.1.1 柿属植物种子长度变异程度及类型

图2 柿属植物64份资源类型种子长度的分布情况Fig. 2 Seed length distribution for 64 resource types of Diospyros

64份资源类型种子长度的分布情况如图2。种子长度范围为11.21～26.45 mm，变异系数为0.17，种子长度最长的45号比最短的63号长出1.36倍。由图3可知，64份资源可以分为4组：Ⅰ组属于长种型，种子长度在21.83～26.45 mm的范围内，包括45号等5个变异类型，占总数的7.81%；Ⅱ组属于较长种型，种子长度在18.17～20.74 mm，包括1号等18个变异类型，占总数的28.13%；Ⅲ组属于普通型，种子长度在14.06～17.47 mm，包括41号等37个变异类型，占总数的57.81%；Ⅳ组属于短种型，种子长度在11.21～13.20 mm，包括51号等4个变异类型，占总数的6.25%。其中以较长型和普通型为主，占总数的85.94%。

2.1.2 柿属植物种子宽度变异程度及类型

64份资源间种子宽度范围为7.22～14.08 mm，变异系数为0.18，种子宽度最大的27号比最小的63号高出0.95倍。64份资源可以分为3组：Ⅰ组属于宽种型，种子宽度在11.63～14.08 mm的范围内，包括27号等18个变异类型，占总数的28.13%；Ⅱ组属于普通型，种子宽度在9.61～11.36 mm，包括19号等20个变异类型，占总数的31.25%；Ⅲ组属于窄种型，种子宽度在7.22～9.35 mm，包括53号等26个变异类型，占总数的40.63%。其中以窄种型所占比例略高，宽种型和普通型所占比例近似。

2.1.3 柿属植物种子厚度变异程度及类型

64份资源类型间种子厚度范围为2.38～6.95 mm，变异系数为0.22，种子厚度最大的36号比最小的61号高出1.92倍。64份资源类型可以分为4组：Ⅰ组属于厚种型，种子厚度在5.67～6.95 mm的范围内，包括36号等24个变异类型，占总数的37.50%；Ⅱ组属于较厚种型，种子厚度在4.40～5.61 mm，包括64号等23个变异类型，占总数的35.94%；Ⅲ组属于普通型，种子厚度在2.91～4.93 mm，包括24号等13个变异类型，占总数的20.31%；Ⅳ组属于薄种型，种子厚度在2.38～2.91 mm，包括39号等4个变异类型，占总数的6.25%。其中以厚种型和较厚种型为主，占总数的73.44%。

2.1.4 柿属植物种子长宽比变异程度及类型

64份资源类型间种子长宽比范围为1.20～3.08，变异系数为0.20，种子长宽比最大的59号比最小的23号高出1.92倍。64份资源类型可以分为2组：Ⅰ组属于高长宽比型，种子长宽比在2.75～3.08的范围内，包括59号等3个变异类型，占总数的4.69%；Ⅱ组属于低长宽比型，种子长宽比在1.20～2.05，包括38号等61个变异类型，占总数的95.31%；其中以低长宽比型为主，占总数的95.31%。

2.2 柿属植物种子发芽率及其差异

供试种子的实生苗发芽率结果见表1。

64份资源类型间种子发芽率范围为0～83.94%，变异系数为0.81。64个变异类型可以分为3组：Ⅰ组属于高发芽率型，种子发芽率在68.05%～83.94%的范围内，包括5号等5个变异类型，占总数的7.81%；Ⅱ组属于普通型，种子发芽率在23.67%～59.44%，包括49号等27个变异类型，占总数的42.19%；Ⅲ组属于低发芽率型，种子发芽率在0～21.44%，包括32号等32个变异类型，占总数的50.00%。其中以普通型和低发芽率型为主，占总数的92.19%。

2.3 不同柿属植物实生苗生长情况

2.3.1 不同柿属植物实生苗苗高的变异程度及类型

64份资源类型实生苗的苗高范围为13.00～60.32 cm，变异系数为0.35，实生苗最高的34号比最低的55号高出3.64倍。64个变异类型可以分为4组：Ⅰ组属于高苗高型，实生苗苗高在51.93～60.32 cm的范围内，包括34号和35号2个变异类型，占总数的3.13%；Ⅱ组属于苗高较高型，实生苗苗高在40.4～45.32 cm，包括8号等11个变异类型，占总数的17.19%；Ⅲ组属于普通型，实生苗苗高在25.51～37.50 cm，包括12号等26个变异类型，占总数的40.63%；Ⅳ组属于低苗高型，实生苗苗高在13.00～24.72 cm，包括58号等25个变异类型，占总数的39.06%。其中以普通型和低苗高型为主，占总数的79.69%。

图3 种子长度组间欧氏平方距离聚类分析Fig. 3 Squared Euclidean distance analysis among length of seed groups

表1 不同资源种子的实生苗发芽率Table 1 Seed germination rate of different Diospyros varieties

2.3.2 不同柿属植物实生苗地径的变异程度及类型

64份资源类型间实生苗地径范围为2.03～7.86 cm，变异系数为0.27，实生苗地径最高的34号比最低的54号高出2.87倍。64个变异类型可以分为4组：Ⅰ组属于粗地径型，实生苗地径为7.86 mm，包括34号1个变异类型，占总数的1.56%；Ⅱ组属于地径较粗型，实生苗地径在5.72～6.62 mm，包括29号等6个变异类型，占总数的9.38%；Ⅲ组属于普通型，实生苗地径在3.40～4.96 mm，包括2号等38个变异类型，占总数的59.38%；Ⅳ组属于细地径型，实生苗地径在2.03～3.26 cm，包括17号等19个变异类型，占总数的29.69%。其中以普通型和细地径型为主，占总数的89.07%。

2.4 柿属植物不同种间各指标对比分析

由表2可以看出种长、种宽、种厚、实生苗苗高及地径在柿属植物各种间存在极显著差异（P＜0.01）。浙江柿的种子长度显著低于柿和美洲柿；浙江柿的种子宽度显著低于柿、油柿和美洲柿；浙江柿的种子厚度也显著低于柿、君迁子、油柿和美洲柿；君迁子的实生苗苗高显著高于其它4个种；君迁子和油柿的实生苗地径显著大于柿、美洲柿和浙江柿；长宽比在柿属植物各种间没有显著差异，说明柿属植物种子形状在种间差异不大；发芽率在种间也没有显著差异，说明各种间种子的发芽率差异不大。

表2 柿属植物种间各指标比较†Table 2 Comparison in each index among species for Diospyros

2.5 不同省份间柿种各指标对比分析

以柿属植物中的柿种为例，对比了各测定指标在省份间的差异水平。由表3可以看出，省份因素对种子发芽率有显著影响（P＜0.05），而对长度、宽度、厚度、长宽比、实生苗苗高和地径均有极显著影响（P＜0.01）。浙江来源的柿种子的长度比其他5省长；福建、河南、湖北来源的柿种子的宽度和厚度均比湖南、江西、浙江来源的要大；浙江来源的柿种子的长宽比比其它省份的大；福建来源的柿种子的发芽率显著高于湖南；福建来源的柿种子的实生苗高显著高于湖北、湖南和浙江；湖北来源的柿种子的实生苗地径显著低于福建、河南和江西。

表3 柿种植物来源间各指标比较Table 3 Comparison in each index among sources for Diospyros kaki

2.6 种子表型与实生苗生长指标的相关性

将种子大小、发芽率及实生苗生长的各指标进行Pearson相关性分析后发现：种长分别和种宽、长宽比、发芽率呈极显著正相关（P＜0.01），说明种长越长，种宽也就越大，且发芽率越高；种长与种厚呈显著正相关（P＜0.05），说明种子越长就越饱满；种宽分别和种厚、发芽率呈极显著正相关（P＜0.01），说明种子越宽，就越饱满，发芽率越高；种宽与苗高呈显著正相关（P＜0.05），说明种子越宽实生苗长得越高；种厚和发芽率呈极显著正相关（P＜0.01），说明种子越饱满发芽率越高；发芽率和苗高呈极显著正相关（P＜0.01），且苗高和苗地径呈极显著正相关（P＜0.01），说明种子发芽率越高，实生苗长得越高，地径也越粗（见表4）。

表4 种子大小指标与实生苗指标相关性分析†Table 4 Correlation analysis among seed phenotypic indexes and seedling growth indexes

2.7 柿属植物种子表型、发芽率、实生苗生长的主成分分析

对所收集的柿属植物64份种子的表型、发芽率、实生苗性状进行主成分分析，前3个主成分的累计贡献率已达到85.543%，因此选取前3个主成分（见表5）。旋转后的成分矩阵显示，主成分1主要代表种宽、种厚、发芽率这些性状，反映种子的饱满度和出苗能力；主成分2主要代表实生苗高和实生苗地径，反映实生苗的生长能力；主成分3主要代表种子长度和长宽比，反映种子的长度性状（见表6）。

表5 主成分分析的总方差分解Table 5 Total variance explanation of factor analysis

表6 旋转后的成分矩阵Table 6 Rotated component matrix

根据因子得分系数得出主成分表达式如下（下式中 X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7分别代表种长、种宽、种厚、长宽比、发芽率、实生苗苗高、实生苗地径）：

根据上式得到3个因子的回归因子分数，然后利用系统聚类法将64份种质资源聚为12类，再以这12类作为标记，以主成分1为横坐标，主成分2为纵坐标，做出散点聚类分析图（图4）。在图4中横坐标的值越大表示种子饱满度和发芽率越高，纵坐标越大表示实生苗生长越旺盛。综合两个坐标数据，图4中的Ⅰ类椭圆中的5个种子资源被认为同时具有饱满度好、发芽率高和实生苗生长旺盛的优点，它们分别是河南7、阳丰、黑柿、罗田君迁子2、江西7，这些资源很适合采取种子实生繁育法进行繁育。Ⅱ类椭圆中包含7种资源，他们分别是福建1、福建2、河南4、河南8、河南11、河南14、新秋，这些资源的种子饱满度和发芽率好，但是实生苗生长能力比Ⅰ类要差，比较适合种子繁育法进行繁育；Ⅲ类椭圆中的资源为罗田君迁子1，它的实生苗生长能力极强，但是种子饱满度很差；Ⅳ类椭圆中的资源为油柿，其实生苗生长能力较好，但是种子饱满度和发芽率略差，以上4类的实生繁育能力从高到低为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ。Ⅴ类椭圆中资源的实生苗生长能力最差，他们的编号 为 7、10、14、17、22、23、24、31、32、33、41、44、45、50、52、53、54、55、56、59、60。其余资源的实生繁育能力居中。

图4 柿属植物64份种子资源的散点分布图像Fig. 4 Seed scatterplot for 64 resource types of Diospyros

3 结论与讨论

柿属植物64份资源间种子长度范围为11.21～26.45 mm，可分为4组，分别为长种型、较长种型、普通型、短种型，大部分种子属于较长型和普通型，这两类分布范围为14.06～20.74 mm，占总数的85.94%；种子宽度范围为7.22～14.08 mm，可分为3组，即宽种型、普通型、窄种型，三者呈现出相对均衡的3比3比4的比例；种子厚度范围为2.38～6.95 mm，可分为4组，即厚种型、较厚种型、普通型、薄种型，大部分种子属于厚种型和较厚种型，这两类分布范围为4.40～6.95 mm，占总数的73.44%；种子长宽比范围为1.20～3.08，可分为2组，分别是高长宽比型和低长宽比型，大部分种子属于低长宽比型，此类分布范围为1.20～2.05，占总数的95.31%；种子发芽率范围为0～83.94%，按发芽率可以分为3组，即高发芽率型、普通型、低发芽率型，大部分种子属于普通型和低发芽率型，这两类分布范围为0～59.44%，占总数的92.19%；实生苗苗高范围为13.00～60.32 cm，可分为4组，即高苗高型、较高型、普通型、低苗高型，大部分种子属于普通型和低苗高型，这两类分布范围为13.00～37.50 cm，占总数的79.69%；实生苗地径范围为2.03～7.86 cm，可分为4组，即粗地径型、较粗型、普通型、细地径型，大部分种子属于普通型和细地径型，这两类分布范围为2.03～4.96 mm，占总数的89.07%。

柿属植物64份资源的种子发芽率分别和种子长度、宽度、厚度呈极显著正相关（P＜0.01），说明种子越大、越饱满越有利于萌发。但是发芽率和长宽比相关性不显著，说明种子形状对发芽率没有显著影响。以上结果可以解释为何罗田君迁子2和禅寺丸的种子都较小，但前者发芽率远远高于后者，这是因为前者的种子厚度大，饱满度好，而后者种子干瘪，饱满度差。梓树属植物[12]、大头茶[13]也存在种子越饱满，其发芽率越高的现象。试验还发现发芽率和苗高呈极显著正相关（P＜0.01）；苗高和苗地径呈极显著正相关（P＜0.01），说明种子的发芽率越高，其实生苗的长势越好。

柿属植物柿、美洲柿、君迁子、油柿、浙江柿5个种之间在种子长度、宽度、厚度、实生苗苗高、实生苗地径这些指标上存在极显著差异，但是不同种间发芽率没有显著差异。但是，柿种内不同地域来源类型或品种之间的表型指标和发芽率均有显著差异。

实生繁育过程中的种子萌发和实生苗生长是一个复杂的生理生化、物质代谢过程[14]。该过程所受的内部（如激素水平[14-15]）、外部（如温度条件[16]）影响因素很多，因此对于南方各省的资源来说，单纯利用种子发芽率和实生苗生长数据并不能精确反映这些资源的种子萌发和生长能力。由此，在对种子的萌发生长能力作评价时，本文综合了种子的表型因素（这是因为种子饱满度与种子发芽率呈显著正相关，种子宽度、发芽率又与幼苗苗高呈显著正相关），即利用主成分分析法，综合表型、发芽率、实生苗生长指标，从而得出在河南、山东、陕西等中部地区利用种子繁殖方法来保存资源的难易程度排序，并得出河南7、阳丰、黑柿、江西7可以用作“富有”系甜柿的备选砧木资源。

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Seed phenotypic diversity and germination growth of Diospyros plants

SUN Peng, FU Jian-min, ZHOU Dao-shun, LIANG Yu-qin, ZHANG Jia-jia
(Non-timber Forest Research and Development Center of Chinese Academy of Forestry, Zhengzhou 450003, Henan, China)

∶ Seed phenotypic diversity and seedling growth of sixty-four wild resources as well as major cultivars of Diospyros were investigated and evaluated, which were collected from Henan, Fujian, Hubei, Hunan, Jiangxi and Zhejiang Province etc.. According to seed length variation, the seeds were divided into 4 groups, i.e. longest seeds, long seeds, normal seeds and short seeds; the seeds were divided into 3 groups according to seed width variation, i.e. wide seeds, normal seeds and narrow seeds; the seeds were divided into 4 groups according to seed thickness variation, i.e. thickest seeds, thick seeds, normal seeds and thin seeds; the seeds were divided into 2 groups according to length-width ratio variation, i.e. high length-width ratio and low length-width ratio; the seeds were divided into 3 groups according to seed germination rate variation, i.e. high germination rate, normal germination rate and low germination rate; the seeds were divided into 4 groups according to seedling height variation, i.e. highest seedlings, high seedlings, normal seedlings and low seedlings; the seeds could be divided into 4 groups according to seedling basal diameter variation, i.e. thickest seedlings, thick seedlings,normal seedlings and thin seedlings. The seed germination rate was respectively significantly (P＜0.01) correlated with the seed height,width and thickness, whereas it was not significantly correlated with length-width ratio, which indicated that seed germination rate was positively correlated with seed plumpness, but not correlated with seed shape; no significant difference was determined among 5 species of Diospyros in germination rate, however, significant differences (P＜0.05) were found in Diospyros kaki seed germination rate among sources, and highly significant differences (P＜0.01) were found in Diospyros kaki phenotypic indexes among the sources. According to principal component analysis, the order of seed propagation ability and the stock resources for Japanese non-astringent persimmon were got.

∶ Diospyros; seed phenotype; germination rate; seedling; seedling growth

S794.9；S718.46

A

1673-923X(2013)11-0019-07

2013-08-16

国家“十二五”科技支撑项目（2013BAD14B05）；国家林业局948项目（2013-4-24）

孙 鹏（1984-），男，陕西宝鸡人，博士，主要从事经济林遗传育种研究；E-mail：sunpeng1017@126.com

傅建敏（1963-），女，河南禹州人，副研究员，主要从事经济林育种与栽培研究；E-mail：fjm371@163.com

[本文编校：吴 毅]